Использование возобновляемой электроэнергии для расщепления воды на водород и кислород эксперты считают самым чистым способом производства водородного топлива. Но мы живем в мире, где чистая вода является ценным товаром. Исследователи в Китае создали устройство, которое может напрямую расщеплять морскую воду для производства водородного топлива.
Устройство может предложить устойчивый и практичный способ производства водорода, говорят его разработчики. «Наша стратегия реализует эффективный, гибкий и масштабируемый прямой электролиз морской воды способом, аналогичным разделению пресной воды, без заметного увеличения эксплуатационных расходов», - говорит Цзунпин Шао, профессор химического машиностроения Нанкинского технологического университета в Китае.
В настоящее время более 90 % водорода производится из ископаемого топлива, что приводит к значительным выбросам углекислого газа в процессе. Океаны и моря могут быть бесконечным источником дешевого водорода без вредных выбросов. Но расщепление соленой воды с помощью современных электролизных устройств затруднено.
Электролизеры имеют два покрытых катализатором электрода, которые пропускают ток через воду. Мембрана разделяет водород и кислород, когда газы выходят из воды с каждой стороны.
Но примеси в морской воде могут вызывать побочные реакции и коррозию. В частности, современные катализаторы превращают ионы хлорида в морской воде в газообразный хлор на аноде. Хлорины являются чрезвычайно реактивными и агрессивными газами, и они могут разрушать катализаторы и электроды, сокращая срок службы устройства.
Другие ионы в морской воде, такие как магний и кальций, также реагируют с катализатором и образуют побочные продукты, которые могут блокировать мембраны. Плюс все эти побочные реакции снижают КПД электролизера.
Удаление солей и примесей из морской воды - один из способов решить эту проблему, но опреснение и очистка требует много энергии и стоит дорого. В прошлом исследователи также пытались покрывать катализаторы, чтобы предотвратить эти побочные реакции. Этот подход имел скромный успех, говорит Шао, и не совсем практичен. Другие сделали небольшие лабораторные устройства для электролиза на солнечной энергии, которые не содержат мембран, но им обычно нужны насосы.
Шао, Хепин Се из Шэньчжэньского университета и их коллеги решили оставить мембрану. Вместо этого они перепроектировали систему электролиза таким образом, чтобы ионы и примеси не попадали на электроды, чтобы не было побочных реакций или коррозии. В их устройстве два электрода, разделенные тонкой пленкой, разделяющей кислород и водород, погружаются в концентрированный электролитный раствор гидроксида калия. Пористые мембраны отделяют электролит от морской воды с каждой стороны. Богатая фтором мембрана не пропускает жидкую воду, но пропускает водяной пар.
Теперь, когда электричество проходит через электроды, оно расщепляет воду в растворе электролита. Концентрация раствора еще больше увеличивается, создавая разницу давлений между электролитом и морской водой снаружи мембран. Это приводит к тому, что морская вода самопроизвольно испаряется, а водяной пар диффундирует через мембраны в электролит, где снова превращается в жидкую воду, пополняя ранее подвергшуюся электролизу воду.
Таким образом, электролиз воды на электродах поддерживает постоянный поток чистой воды к электродам, не допуская попадания ионов и других примесей в морскую воду снаружи мембраны. «Таким образом, для обеспечения поступления воды в систему не требуется дополнительной энергии», - говорит Шао, - «А это означает, что энергопотребление нашего электролизера аналогично энергопотреблению промышленного щелочного электролизера. Стоимость мембраны очень низкая, и она обладает лучшими противообрастающими характеристиками».
Чтобы показать практичность конструкции, команда изготовила демонстрационное устройство, содержащее 11 электролизеров. Они протестировали его, используя настоящую морскую воду из Шэньчжэньского залива. Система работала по назначению без сбоев более 130 дней, производя 386 литров водорода в час.
Сподобалася стаття! Підтримай проект BuildingTech!
50% коштів іде на закупівлю спорядження для ЗСУ!
Фотозвіт - https://www.facebook.com/BuildingTech1
Дякуємо всім за допомогу!
PrivatBank:
UAH - 4149 4993 7451 0947
USD - 4149 4993 7451 0988
EUR - 4149 4993 7451 1002
